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Introduction

이 장은 NAS(National Airspace System)에서 IFR(instrument flight rules)로 비행할 때 이용할 수 있는 교신 장비, 교신 절차, 그리고 ATC(air traffic control) 시설 및 서비스를 다룬다.

Communication Equipment

Navigation/Communication Equipment

민간 조종사는 118.000 ~ 136.975MHz 사이의 VHF(very high frequency) 범위 내 주파수에서 ATC와 교신한다. ATC 시스템을 최대한 활용하기 위해서는 25 kHz 간격을 사용할 수 있는 라디오가 필요하다(예를 들어 134.500, 134.575, 134.600). 만약 선택할 수 없는 주파수를 ATC가 할당하였다면 대체 주파수를 요청한다.

그림 2-1은 교신 송수신기(좌측)와 항법 수신기(우측)로 구성된 일반적인 라디오 패널을 보여준다. 많은 라디오들은 하나 이상의 주파수를 메모리에 저장할 수 있게, 그리고 송수신을 위해 하나의 주파수를 활성화할 수 있게 해준다(이를 simplex operation이라 부름). 122.1 MHz(교신 라디오에서 주파수 설정)에서 전송을 하고 VOR 주파수(항법 라디오에서 설정)에서 수신을함으로써 일부 FSS(flight service station)와 교신할 수 있다. 이를 duplex operation이라 부른다.

오디오 패널을 통해 조종사는 선택한 수신기의 볼륨 조절, 그리고 원하는 송신기의 선택을 수행할 수 있다. [그림 2-2]

오디오 패널에는 수신기 선택을 위한 두 가지 position이 있다: cabin speaker, 그리고 headphone(일부 장치에는 중앙에 “OFF” position이 있을 수 있음). 휴대용 마이크와 cabin speaker를 사용할 경우 마이크를 집어 들고 내릴 때 주의가 산만해진다. 명확한 교신을 위해서는 boom microphone을 갖춘 헤드셋이 권장된다. 조종실 소음이 관제사로의 전송을 방해할 가능성을 줄이기 위해 마이크를 입술 가까이 위치해야 한다. 헤드폰은 수신된 신호를 곧장 귀로 전달한다. 따라서 조종사의 교신 이해 능력은 주변 소음으로 인해 방해받지 않는다. [그림 2-3]

transmitter selector를 COM1과 COM2 사이에서 전환할 경우 송신기 주파수와 수신기 주파수가 모두 변경된다. 조종사가 하나의 주파수로 전송을 함과 동시에 다른 하나의 주파수를 모니터링 하려는 경우에만 이 방법을 사용해야 한다. 예를 들어 하나의 수신기에서는 ATIS(Automatic Terminal Information Service)를 청취하는 동시에 다른 하나의 수신기로는 ATC와 교신한다. 올바른 식별을 위해 항법 수신기를 모니터링 하는 것 또한 switch panel을 사용해야 하는 또 다른 이유이다.

대부분의 오디오 스위치 패널은 marker beacon 수신기를 포함한다. 모든 marker beacon은 75 MHz로 전송되므로 frequency selector가 없다.

그림 2-4는 최근 인기를 끌고 있는 항법/교신 라디오이다. 이는 GPS 수신기와 교신 송수신기를 포함한다. 이 장치는 항공기가 공역 경계선, 혹은 fix를 통과할 때를 결정할 수 있다. 또한 교신 라디오의 해당 위치에 적합한 교신 주파수를 자동으로 선택할 수 있다.

Radar and Transponders

ATC radar는 primary returns(항공기의 금속 구조물에서 반사되는 에너지)를 표시하는데 있어 제한된 능력을 가지고 있다. ATC radar가 secondary returns(지상의 질문 신호에 대한 트랜스폰더 응답)를 표시하는 기능을 통해 자동화의 많은 이점이 가능해졌다.

트랜스폰더는 계기 패널에 장착된 radar beacon 송수신기이다. ATC beacon 송신기는 레이더 안테나가 회전하는 도중 질문 신호를 연속적으로 전송한다. 트랜스폰더가 질문을 수신하면 코드화된 응답이 지상국으로 전송된다. 그리고 이는 관제사의 스코프에 표시된다. 트랜스폰더 패널의 reply light는 레이더 질문을 수신 및 응답할 때마다 깜박인다. 트랜스폰더 코드는 ATC에 의해 할당된다.

관제사가 조종사에게 “ident”를 요청하여 ident button을 누를 경우 레이더 스코프에 표시된 return이 격렬해진다. 이를 통해 항공기를 정밀하게 식별할 수 있다. 관제사로부터 요청 받을 경우 ident button을 누름으로서 이 기능을 활성화한다. 조종사는 트랜스폰더 코드를 변경하였거나, 혹은 ident button을 눌렀음을 구두로 알려주는 것이 좋다.

Mode C(Altitude Reporting)

primary radar의 return은 레이더 안테나로부터 항공기까지의 거리 및 방위만을 나타낸다. secondary radar는 스코프에 고도(Mode C)를 표시할 수 있다(단, 항공기가 encoding altimeter, 혹은 blind encoder를 갖춘 경우). 트랜스폰더가 ALT position에 놓인 경우 항공기의 기압 고도가 관제사에게 전송된다. 고도계의 Kollsman window를 조정하여도 관제사의 고도에는 영향을 미치지 않는다.

트랜스폰더가 항공기에 설치된 경우 관제 공역 운영 시 이를 항상 켜두어야 한다. altitude reporting 또한 항상 켜져 있어야 한다(altitude reporting은 B등급, 그리고 C등급 공역의 규정에서 요구된다. 또한 B등급 공역의 primary airport를 둘러싼 30마일의 원 내부에서도 altitude reporting이 요구된다).

Communication Procedures

안전한 계기 비행을 위해서는 교신의 명확성이 필수적이다. 이를 위해 조종사와 관제사 모두가 이해할 수 있는 용어를 사용해야 한다. AIM의 Pilot/Controller Glossary는 용어 및 정의에 대한 최고의 출처이다. AIM은 1년에 두 번 개정되며 새로운 정의들이 추가된다. 따라서 glossary를 자주 검토해야 한다. clearance와 instruction은 주로 문자와 숫자로 구성되기 때문에 이를 위한 음성 발음 안내서가 개발되었다. [그림 2-5]

ATC는 조종사와 교신 시 Air Traffic Control Manual의 지침을 따라야 한다. 이 매뉴얼은 관제사에게 다양한 상황을 제시할 뿐만 아니라 사용해야 할 정확한 용어를 규정한다. 이는 조종사에게 있어 유리하다. 왜냐하면 조종사가 관제사의 패턴을 인지하였다면 이후의 관제사 송신이 그 패턴을 따를 것으로 예상할 수 있기 때문이다. 관제사들은 조종사의 경험, 능숙함, 그리고 전문성에 따라 다양한 교신 스타일을 경험한다.

조종사는 AIM의 예시를 연구하고, 다른 조종사들의 교신을 듣고, 습득한 사실들을 ATC와의 교신에 직접 적용해야 한다. 조종사는 clearance/instruction의 설명을 요청할 수 있다. 필요하다면 이해를 확실히 하기 위해 간단한 영어를 사용한다. 그리고 관제사가 동일한 방식으로 응답하기를 기대한다. 안전한 계기 비행은 관제사와 조종사 간 협력의 결과이다.

Communication Facilities

관제사의 주요 책임은 IFR 하에 운영 중인 항공기의 분리이다. 이는 ATC 시설을 통해 이루어진다. 여기에는 FSS, ATCT(airport traffic control tower), TRACON(terminal radar approach control), 그리고 ARTCC(air route traffic control center)가 포함된다.

Flight Service Stations(FSS)

ATC와의 첫 교신은 보통 FSS를 통해 이루어진다. 이는 라디오, 혹은 전화로 수행된다. FSS는 조종사 브리핑, 비행계획서의 수신 및 처리, ATC clearance 전달, NOTAM, 그리고 항공 기상 방송을 수행한다. 일부 시설은 EFAS(En Route Flight Advisory Service)을 제공하고, 기상 관측을 실시하며, 국제선에 대한 United States Customs and Immigration을 조언한다.

Flight Service와의 전화 연락은 1-800-WX-BRIEF을 통해 이루어질 수 있다. 이 번호는 미국 어디에서나 사용할 수 있으며 통과가 이루어지는 지역 번호를 기준으로 가장 가까운 FSS에 연결된다. 라디오 교신에는 다양한 방법이 있다: 직접 송신, RCO(remote communication outlet), GCO(ground communication outlet), 그리고 NAVAID를 통한 duplex transmission. 주파수에 대한 최고의 정보 출처는 A/FD(Airport/Facility Directory)이다. sectional charts의 legend에서도 이러한 정보가 포함되어 있다.

briefer는 ARTCC(Center)의 대용량 컴퓨터로 비행계획서를 전송한다. 컴퓨터는 비행계획서를 처리한 후 flight strip을 tower로, departure route를 처리하는 레이더 시설로, 그리고 비행이 최초로 진입하는 Center로 보낸다. 그림 2-6은 일반적인 flight strip을 보여준다. 이러한 flight strip은 제출된 출항 시간으로부터 약 30분 전에 전송된다. en route의 경우에는 항공기가 공역에 진입할 것으로 예상되기 30분 전에 전송된다. 비행계획서가 수행되지 않을 경우 이는 제출된 출항 시간으로부터 2시간 후에 “time out” 된다.

G등급 공역의 공항에서 출항할 경우 조종사는 FSS로부터 IFR clearance를 받는다(전화, 혹은 라디오로). 여기에는 clearance void time(항공기는 이 시간 이전에 반드시 이륙해야 함), 혹은 release time이 포함된다. 조종사는 release time 이전에 이륙해서는 안 된다. 조종사는 이륙까지 얼마나 남았는지를 관제사에게 알려줌으로써 그들을 도울 수 있다. 예를 들어 void time이 1시 10분이고 항공기가 정확히 1시 10분에 이륙하였다면 clearance가 무효해진다. 조종사는 반드시 void time 이전에 이륙해야 한다. 비행계획서를 제출할 때 특정한 void time을 요청할 수 있다.

ATC Towers

tower cab의 몇몇 관제사들은 계기 비행을 처리하는데 관여한다. clearance delivery가 있는 경우 이 주파수는 A/FD, 그리고 계기 접근 차트에서 확인할 수 있다. clearance delivery가 없는 경우 ground 관제사가 이를 수행한다. 복잡한 공항에서는 pre-taxi clearance가 필요하다: pre-taxi clearance를 위한 주파수는 A/FD에서 확인할 수 있다. ATC가 제안한 taxi time으로부터 10분 이전에는 taxi clearance를 요청해야 한다.

조종사들은 IFR clearance를 clearance delivery 관제사에게 다시 읽어주는 것이 좋다. instrument clearance를 말 그대로 적으려 시도할 경우 이는 매우 어려울 수 있다. 그러나 “Ready to copy”라 응답하였을 때 조종사가 준비될 수 있도록 하는 양식이 있다. 그 양식은 다음과 같다: clearance limit(주로 목적지 공항), route(departure procedure 포함), altitude, frequency(departure control), 그리고 transponder code. 조종사는 transponder code 외에는 이러한 항목의 대부분을 알고 있다. clearance를 받아 적는 한 가지 기술은 C-R-A-F-T를 적는 것이다.

워싱턴주 시애틀에서 V-23, 그리고 7,000ft를 통해 캘리포니아주 새크라멘토로 향하는 IFR 비행계획서가 제출되었다 가정한다. 현재 항적들이 Seattle-Tacoma(Sea-Tac) 공항에서 북쪽으로 이륙하고 있다. 그리고 clearance delivery 주파수를 모니터링 함으로써 departure procedure를 결정할 수 있다. clearance limit은 목적지 공항이므로 문자 C 뒤에 “SAC”이라 적는다. route를 위해 R 뒤에 “SEATLLE TWO – V23”을 적는다. 왜냐하면 departure control이 이 departure procedure를 다른 항공기에게 발부하였기 때문이다. A 뒤에 “70”을 적는다. F 뒤에는 Sea-Tac 접근 차트에 표시된 departure control 주파수를 적는다. T 뒤에는 공백을 남겨둔다. 트랜스폰더 코드는 컴퓨터에 의해 생성되므로 사전에 결정될 수 없다. 그런 다음 clearance delivery를 호출하고 “Ready to copy”를 보고한다.

관제사가 clearance를 읽을 때 이미 기록해둔 항목들과 대조하여 확인한다. 만약 변경 사항이 있다면 해당 항목에 선을 긋고 변경된 항목을 적는다. 변경 사항이 발생할 가능성은 크지 않다. 그러나 받아 적어야 하는 말을 줄이기 위해 clearance shorthand를 발달시키는 것이 좋다(Appendix 1 참조).

조종사는 텍스트로 된, 혹은 그림으로 된 DP(departure procedure)를 소지해야 한다. 그리고 clearance를 수신하기 전에 이를 검토해야 한다. 이것은 어떤 DP가 사용 중인지를 미리 알아야 하는 또 다른 이유이다. 만약 DP에 고도, 혹은 departure control 주파수가 포함되어 있다면 이러한 항목들은 clearance에 포함되지 않는다.

마지막으로 받은 clearance는 이전에 받은 모든 clearance를 대체한다. 예를 들어 DP에 “Climb and maintain 2,000 feet, expect higher in 6 miles”라 명시되어있다. 근데 departure 관제사와 교신하였을 때 새로운 clearance를 수신하였다: “Climb and maintain 8,000feet.” 2,000ft의 제한이 취소되었다. 이 규칙은 terminal airspace와 Center airspace에서도 모두 적용된다.

Center computer로부터 flight strip을 수신하기 전에 조종사가 IFR clearance를 “ready to copy” 할 준비가 되었다 교신할 경우  “clearance on request”라 통보받는다. 관제사는 flight strip을 수신하였을 때 교신을 시작한다. 그 동안 taxi 점검과 이륙 전 점검을 수행할 수 있다.

local controller는 D등급 공역, 그리고 활주로의 운영을 담당한다. IFR tower로 지정된 일부 관제탑에서는 local controller가 vectoring에 대한 권한을 가진다. VFR tower의 local controller는 terminal radar facility로부터 inbound 하는 IFR 항적을 다룰 수 있다. 그러나 vector를 제공하지는 못한다. local controller는 로컬 지역의 항적을 radar controllers와 조정한다. D등급 공역은 일반적으로 표고로부터 2,500ft까지 연장된다. 그러나 관제탑은 D등급 공역의 상공 비행을 용이하게 만들기 위해 radar controllers에게 보통 상단 500ft를 내준다. 따라서 관제탑의 공역에 진입할 것으로 보이는 고도를 통해 공항 상공으로 vector 된다 하여도 관제탑에 교신할 필요가 없다.

departure radar controller는 관제탑과 같은 건물에 있을 수 있다. 그러나 departure radar는 더 멀리에 위치할 가능성이 높다. tower controller는 departure controller가 release를 발부하기 전까지는 이륙 허가를 발부하지 않을 것이다.

Terminal Radar Approach Control(TRACON)

TRACON은 terminal 시설로 간주된다. 왜냐하면 이들은 출항 공항과 en route structure 사이의 연결을 제공하기 때문이다. terminal airspace는 보통 시설로부터 수평으로 30NM까지, 그리고 수직으로 10,000ft까지 연장된다(그러나 그 범위는 매우 다양함). B등급 공역과 C등급 공역의 범위는 aeronautical charts에 제공된다. terminal radar facility에서 공역은 sector들로 나뉜다. 각 sector에는 한명 이상의 관제사가 주어진다. 또한 각 sector에는 별도의 무선 주파수가 할당된다. 모든 terminal facility는 접근 관제소이며 “Approach”로 다루어져야 한다(단, 달리 지시된 경우 제외. 예를 들어 “Contact departure on 120.4”).

terminal radar 안테나는 공항에, 혹은 공항 근처에 위치한다. 그림 2-7은 일반적인 구성을 보여준다. terminal controller는 게재된 절차상 고도보다 낮은 고도를 할당할 수 있다. 이를 MVA(minimum vectoring altitudes)라 부른다. 이러한 고도는 조종사에게 게재되지 않으나 관제사에게 표시된다. [그림 2-8] 그러나 너무 낮은 고도가 할당되었다 판단될 경우 조종사는 하강을 수행하기 전에 관제사에게 문의해야 한다.

조종사가 clearance를 받은 다음 이륙 준비를 완료하였다 보고하면 관제탑의 관제사는 TRACON에 교신하여 release를 요청한다.

departure controller가 항공기를 출항 흐름에 맞춰 넣을 수 있기 전까지는 이륙 허가가 발부되지 않는다. 조종사는 hold for release를 수행해야 할 수 있다. takeoff clearance를 받았다면 departure controller는 그 비행기를 인지하고 교신을 기다린다. 관제사에게 필요한 모든 정보는 departure strip, 혹은 컴퓨터 화면에 표시된다. 따라서 관제사에게 clearance의 일부를 반복할 필요가 없다. tower controller의 지시에 따라 terminal facility와의 교신을 수행하기만 하면 된다. terminal facility의 컴퓨터는 할당된 트랜스폰더 코드를 감지하는 즉시 추적을 시작한다. 이러한 이유로 takeoff clearance를 수신받기 전까지는 트랜스폰더를 standby로 유지해야 한다.

항공기, 그리고 연관된 data block이 관제사의 레이더 화면에 나타난다. 이는 항공기가 이동함에 따라 함께 움직인다. data block은 항공기 식별부호, 항공기 형식, 고도, 그리고 속도를 포함한다.

TRACON 관제사는 primary target의 탐지를 위해 ASR(Airport Surveillance Radar)을 사용한다. 또한 트랜스폰더 신호를 수신하기 위해 ARTS(Automated Radar Terminal System)를 사용한다. 이 두 가지는 관제사의 스코프에서 결합된다. [그림 2-9]

ASR-3 장비가 설치된 시설에서는 precipitation으로부터의 radar returns가 다양한 강도로 표시되지 않는다. 관제사는 조종사의 보고와 경험에 의존하여 날씨 회피 정보를 제공해야 한다. ASR-9 장비가 설치된 경우에는 관제사가 최대 6단계의 강도를 선택할 수 있다. light precipitation은 회피 기동을 필요로 하지 않는다. 그러나 moderate, heavy, 혹은 extreme 수준의 precipitation인 경우 조종사는 이에 따른 계획을 수행해야 한다. 조종사는 또한 온도를 고려해야 한다. 영하 20도에서 영상 5도 사이에서는 착빙이 발생할 수 있다(심지어 light precipitation이라 하여도). 높은 강도의 precipitation으로부터 발생한 return은 관제사로 하여금 항공기의 data block을 알아보기 어렵게 만들 수 있다. 전방의 날씨에 대해 확실하지 않은 경우 조종사는 관제사에게 그 강도를 물어볼 수 있다. small aircraft의 조종사는 3단계 이상의 강도를 회피해야 한다.

Tower En Route Control(TEC)

계기 비행이 전적으로 terminal airspace에서만 수행될 수 있는 많은 지역이 있다. 이러한 TEC routes는 일반적으로 10,000ft 이하를 운항하는 항공기를 위한 것으로 A/FD에서 찾을 수 있다. TEC를 사용하고자 하는 조종사는 비행계획서의 remarks에 그 명칭을 포함해야 한다.

조종사는 A/FD에 나열된 한 쌍의 주요 공항에 국한되지 않는다. 예를 들어 NYC(New York) airspace 내의 공항에서 tower en route flight를 수행할 경우 BDL(Bradley International) airspace로부터 대략 30마일 이내인 모든 공항에서 종료될 수 있다(예를 들어 HFD – Hartford). [그림 2-10]

terminal radar facility의 automated radar equipment가 제공하는 귀중한 서비스는 바로 MSAW(Minimum Safe Altitude Warnings)이다. 이 장비는 현재 비행경로를 기반으로 2분 이내의 항공기 위치를 예측한다. 만약 예상 경로가 지형, 혹은 장애물과 마주칠 경우 관제사는 safety alert를 발부한다. 비정밀 접근 도중 발생한 비정상적으로 높은 하강률 또한 이러한 경보를 유발한다.

Air Route Traffic Control Center(ARTCC)

ARTCC 시설은 en route structure 내에서 IFR 항공기들 간의 분리를 유지하는 책임이 있다. Center radar(ARSR – Air Route Surveillance Radar)는 트랜스폰더의 return을 획득 및 추적한다. 이는 terminal radar와 동일한 기본 기술을 사용한다. [그림 2-11]

초기의 Center radar는 slash(light precipitation)과 H(moderate rainfall) 영역으로 날씨를 표시하였다 [그림 2-12]. 관제사는 더 높은 강도의 precipitation을 감지할 수 없기 때문에 조종사들은 moderate rainfall로 나타나는 지역을 경계해야 한다. 새로운 레이더 화면은 날씨를 3단계의 파란색으로 표시한다. 관제사는 표시할 날씨의 강도를 선택할 수 있다. 높은 강도의 날씨 표시는 관제사로 하여금 aircraft data block을 보기 어렵게 만들 수 있다. 따라서 조종사는 ATC가 끊임없이 날씨를 제공하리라 예상해서는 안 된다.

Center airspace는 terminal airspace와 동일한 방식을 통해 sector로 분할된다. 또한 대부분의 Center airspace는 고도에 따라 high sector와 low sector로 분할된다. 각 sector에는 그 sector만을 위한 관제사들, 그리고 다양한 무선 주파수들이 있다. 왜냐하면 각 Center에는 remote transmitter/receiver sites의 네트워크가 있기 때문이다. 모든 Center 주파수는 A/FD의 뒤쪽에서 확인할 수 있다 [그림 2-13]. 이는 또한 en route chart에서도 확인할 수 있다.

각 ARTCC의 책임 영역은 여러 주(state)들을 포함한다. 하나의 remote communication site 근처에서 다른 remote communication site로 비행할 때 서로 다른 주파수에서 동일한 관제사의 목소리를 들을 것으로 예상할 수 있다.

Center Approach/Departure Control

계기 접근을 갖춘 공항의 다수가 terminal radar airspace 내에 있지 않다. 따라서 이러한 공항으로 입항할 경우, 혹은 이러한 공항으로부터 출항할 경우 조종사는 Center controller와 직접 교신한다. 관제탑이 운영되는 공항에서 출항할 경우 tower controller는 Center controller와 교신하기 위한 지시를 제공한다. 관제탑이 운영되지 않는 공항에서 출항할 경우에는 clearance에 지시가 포함된다(예를 들어, “Upon entering controlled airspace, contact Houston Center on 126.5”). 조종사는 관제사의 MVA에 도달하기 전까지 지형 회피를 수행할 책임이 있다. 단순히 “Radar contact”를 듣는다 하여 조종사의 책임이 완화되는 것은 아니다.

출항 경로의 장애물이 표준(200 FPNM)보다 높은 climb gradient를 필요로 하는 경우 관제사는 조종사에게 조언을 제공한다. 그러나 출항 경로에 나무나 전선이 있는지 확인하기 위해 A/FD에서 출항 공항을 확인하는 것은 조종사의 책임이다. 의심스러운 경우 필요한 climb gradient를 관제사에게 요청한다.

이러한 상황에서의 일반적인 clearance는 다음과 같다: “When able, proceed direct to the Astoria VOR...”. “when able”이라는 단어는 조종사가 항공기 시스템(적절한 안내, 그리고 이용 가능한 신호 등을 제공)을 이용하여 waypoint, intersection, 혹은 NAVAID를 향해 직접 항행할 수 있을 때 그 지점으로 진행하라는 의미이다. VFR로 비행하는 동안 이러한 안내가 제공되었다면 조종사는 지형 및 장애물 회피에 대한 책임을 진다. standard climb gradient를 사용할 경우 항공기가 departure end of the runway로부터 2마일 지점에 도달하였을 때 안전한 선회가 가능하다(400ft AGL). Center controller가 heading, direct route, 혹은 “direct when able”을 발부할 경우에는 관제사가 지형 및 장애물 회피에 대한 책임을 진다.

또 다른 일반적인 Center clearance는 “Leaving (altitude) fly (heading) or proceed direct when able.”이다. 이는 minimum IFR altitude 이상이 되기 전까지는 조종사가 지형/장애물 회피 책임을 가진다. 관제사는 항공기가 minimum IFR altitude 이상이 되기 전까지는 IFR clearance를 발부할 수 없다(단, VFR conditions로 상승이 가능한 경우 제외).

Center 관제사의 스코프 상 1NM은 약 1/28 인치이다. Center controller가 레이더 안테나로부터 수마일 떨어진 공항의 Approach/Departure control을 제공하는 경우 heading 및 거리를 추정하는 것이 매우 어렵다. vector to final을 제공하는 관제사는 스코프의 범위를 125NM 이하로 설정해야 한다. 이는 intercept heading을 최대한 정확하게 제공하기 위함이다. 따라서 Center 레이더 안테나로부터 더 먼 위치에 있는 조종사는 최소한의 vectoring을 예상해야 한다.

ATC Inflight Weather Avoidance Assistance

ATC Radar Weather Displays

ATC 레이더 시스템은 무선 에너지를 내보냄으로써 precipitation area를 표시할 수 있다. 무선 에너지는 물체, 혹은 수분(이는 빗방울, 우박, 혹은 눈의 형태일 수 있음)에 부딪힐 경우 레이더 안테나로 반사되어 돌아온다. 물체가 클수록, 혹은 반사 표면이 더 조밀할수록 return이 더 강해진다. radar weather processors는 radar reflectivity factor에 대해 데시벨 단위(dBZ)를 사용하여 returns의 강도를 나타낸다.

ATC 시스템은 구름의 유무를 감지할 수 없다. ATC 레이더 시스템은 보통 precipitation area의 강도를 결정할 수는 있으나 그 지역의 특성(눈, 비, 우박, VIRGA, 등등)을 결정할 수는 없다. 이러한 이유로 ATC는 레이더 스코프에 표시되는 모든 기상 영역을 “precipitation”이라 부른다.

precipitation의 강도를 결정할 수 있는 radar weather processors를 갖춘 ATC 시설은 조종사에게 그 강도를 다음과 같이 설명한다:

1. “LIGHT” (< 30 dBZ)

2. “MODERATE” (30~40 dBZ)

3. “HEAVY” (>40~50 dBZ)

4. “EXTREME” (>50 dBZ)

ARTCC 관제사는 “LIGHT”라는 용어를 사용하지 않는다. 왜냐하면 ARTCC 관제사의 시스템은 “LIGHT” precipitation 강도를 표시하지 않기 때문이다. 장비의 한계로 인해 precipitation 강도를 표시할 수 없는 ATC 시설은 항공기에 대한 위치, 혹은 지리적 위치를 통해 precipitation area의 위치를 설명한다. 강도를 설명할 수 없기 때문에 관제사는 “INTENSITY UNKNOWN”이라 말한다.

ARTCC 시설은 다수의 NEXRAD 사이트에서 얻은 데이터를 표시하기 위해 WARP(Weather and Radar Processor)를 사용한다. WARP는 ARTCC 시설에서만 사용된다.

관제사에게 표시되는 상황과 실제 상황 사이에는 시간 지연이 있다. 예를 들어 ARTCC 관제사 화면의 precipitation 정보는 최대 6분 이전의 것일 수 있다. WARP를 사용할 수 없는 경우에는 두 번째 시스템인 narrowband ARSR이 사용된다. ARSR 시스템은 두 가지의 강도를 표시할 수 있다: “MODERATE”(30~40 dBZ), 그리고 “HEAVY to EXTREME”(>40 dBZ).

ATC 레이더 시스템은 난기류를 감지할 수 없다. 일반적으로 강수량, 혹은 precipitation의 강도가 커짐에 따라 난기류가 발생할 것으로 예상할 수 있다. 많은 양의 강수량/precipitation과 관련된 난기류는 일반적으로 적은 양의 강수량/precipitation과 관련된 난기류보다 더 심각하다. 대류 활동 근처에서는 난기류가 발생할 것으로 예상해야 한다(심지어 하늘이 맑다 하여도). 뇌우는 대류 활동의 한 형태이다. 이는 극심한 난기류를 의미한다. 뇌우로부터 20마일 이내를 운영할 경우 매우 조심스럽게 접근해야 한다. 왜냐하면 precipitation의 강도가 나타내는 것보다 난기류의 강도가 훨씬 클 수 있기 때문이다.

Weather Avoidance Assistance

ATC의 최우선 임무는 항공기를 분리하는 것, 그리고 safety alerts를 발부하는 것이다. ATC는 우선순위가 높은 업무, 그리고 그 외의 요인들(여기에는 레이더의 한계, 항적의 양, 주파수 혼잡, 그리고 업무량) 여하에 따라 최대한 추가 서비스를 제공한다. 앞서 말한 요인/제한 사항에 따라 관제사는 기상, 혹은 chaff area에 대한 정보를 발부한다. 그리고 조종사 요청 시 precipitation area를 피할 수 있도록 최대한 지원한다. 조종사는 관제사의 조언을 acknowledge 함으로써 weather advisory에 응답해야 한다. 만약 원한다면 다음과 같은 대체 조치를 요청한다:

1. 원래의 경로에서 벗어나는데 필요한 방향, 그리고 도(°)를 명시함으로써 경로 이탈을 요청한다(혹은 원래의 경로에서 벗어나는데 필요한 방향, 그리고 거리를 명시).

2. 고도 변경을 요청한다.

3. precipitation area를 회피하기 위한 경로 지원을 요청한다. ATC 레이더 시스템은 구름과 난기류의 유무를 감지할 수 없다. 따라서 이러한 지원으로 인해 대류 활동과 관련된 위험을 마주치치 않는다는 보장은 되지 않는다. 특정한 거리 간격으로 precipitation area를 우회하고자 하는 조종사는 ATC에게 요청 시 그 바람을 명확히 알려야 한다. 조종사들은 정상적인 항법을 다시 수행할 수 있는 경우 이를 ATC에 알려야 한다.

IFR 조종사는 ATC clearance 없이는 지정된 course, 혹은 고도를 벗어나지 않아야 한다. 대류 활동이 매우 빠르게 발달할 수 있으므로 course deviations에 대해 미리 계획한다. ARTCC 레이더 스코프에 표시되는 precipitation 정보는 최대 6분 이전의 것일 수 있으므로, 그리고 뇌우는 분당 6,000fpm을 초과하는 속도로 발달할 수 있으므로 사전 계획을 고려하는 것이 중요하다. 항공기의 안전을 위협하는 기상 조건에 직면한 이후 만약 할당받은 clearance로부터 즉시 이탈해야 하는 경우, 그리고 ATC로부터 승인을 받을 시간이 없는 경우 조종사는 14 CFR part 91, section 91.3에 명시된 emergency authority를 행사할 수 있다.

일반적으로 기상으로 인해 항적들의 흐름이 방해될 경우 관제사에게 더 많은 업무가 부과된다. course 이탈을 위한 요청, 혹은 그 외 서비스의 요청은 가능한 한 사전에 이루어져야 한다. 이는 관제사로 하여금 이러한 요청을 신속하게 승인할 수 있는 능력을 보장하기 위함이다. precipitation area를 우회하는 승인을 요청할 경우 그 요청을 용이하게 만들기 위해 다음 정보를 포함한다:

1. 우회를 시작하려 의도하는 지점

2. 의도하는 경로, 그리고 우회 정도(방향 및 거리)

3. 원래의 경로가 재개되는 지점

4. 비행 상황(IMC인지 VMC인지)

5. 항공기에 레이더가 장착되어 있는지의 여부

6. 그 외 필요할 수 있는 추가적인 이탈

ATC가 제공할 수 있는 지원은 대체로 관제사가 이용할 수 있는 기상 정보에 달려 있다. 위험한 날씨의 극히 일시적인 특성으로 인해 스코프에 표시되는 precipitation 정보는 극히 제한될 수 있다.

terminal에서 멀리 떨어진 en route의 경우 위험 기상 우회를 위한 IFR clearance, 혹은 승인을 얻는 것이 더 쉬울 수 있다. 왜냐하면 en route는 덜 혼잡하기 때문에 행동의 자유가 더 크기 때문이다. terminal area에서는 항적의 양, ATC coordination, 복잡한 departure 및 arrival routes, 그리고 인근 공항으로 인해 문제가 더 심하다. 그 결과 terminal area에서의 기상 우회에 대한 모든 요청을 관제사가 수용할 수 있을 가능성이 낮다. 그럼에도 불구하고 조종사는 관측된 위험 기상에 대해 관제사에게 조언하는 것을 주저해서는 안 된다. 또한 관측된 기상을 우회하길 원할 경우 관제사에게 특별히 알려야 한다.

PIREP(pilot report)은 특정 지역에 대한 기상 조건의 특성, 그리고 범위를 규정하는데 도움이 된다. 이러한 보고는 라디오, 그리고 전자적 수단을 통해 다른 조종사에게 배포된다. 다음과 같은 비행 조건 정보를 ATC에 제공하라:

1. 난기류

2. 시정

3. 구름의 top과 base

4. 위험 요인의 유무(예를 들어 착빙, 우박, 그리고 번개)

Approach Control Facility

접근 관제 시설은 terminal area 내에 접근 관제 서비스를 제공하는 ATC 시설이다. 이러한 서비스는 입항 및 출항하는 VFR/IFR 항공기에 제공된다(경우에 따라 en route 항공기에게도 제공됨). 또한 ILS approach나 LDA approach를 갖춘 평행 활주로의 경우에는 접근 관제 시설이 접근을 모니터링 한다.

Approach Control Advances

Precision Runway Monitor(PRM)

지난 몇 년 동안 평행 활주로들간의 간격을 줄일 수 있는 새로운 기술이 공항에 설치되었다. 이 시스템을 PRM이라 부르며 이는 최신 레이더, 고화질 화면, 그리고 PRM 관제사로 구성된다. [그림 2-14]

PRM Radar

PRM은 MSSR(Monopulse Secondary Surveillance Radar) 사용한다. MSSR은 전자 주사 안테나를 사용한다. PRM은 스캔 속도에 제한이 없기 때문에 기존의 시스템보다 빠른 업데이트 속도를 제공할 수 있다. 따라서 항적에 대한 정확도, 해상도, 그리고 예상 경로가 더 훌륭하다. 이 시스템은 거리 30마일 및 고도 15,000ft 이내의 공역에서 SSR을 장비한 항공기를 탐색, 추적, 처리, 그리고 표시하도록 설계되었다. 관제사로 하여금 시정 조치를 취하도록 경고하기 위해 시각 경보와 청각 경보가 생성된다.

PRM Benefits

보통 PRM은 중심선이 3,000 ~ 4,300ft 이하로 분리된 dual approaches에서 사용된다. [그림 2-15] 두 개의 final approach course를 분리하는 영역을 NTZ(No Transgression Zone)이라 부른다. 이 영역은 두 명의 관제사(각 접근마다 하나씩)에 의해 감시된다. 시스템 소프트웨어는 PRM 관제사에게 항공기 식별부호, 위치, 속도, 예상 위치, 그리고 시각 및 청각 경보를 제공한다.

Control Sequence

조종사가 사전 준비를 해두고, 필요한 주파수를 최대한 많이 적어두고, 계획대로 비행이 완료될 수 없는 경우를 위한 대안을 염두에 두면 IFR 시스템을 유연하게 대처할 수 있다. 조종사는 특정 비행경로를 따라 이용할 수 있는 모든 시설과 서비스를 숙지해야 한다. [그림 2-16] 항상 가장 가까이에 존재하는 VFR conditions를 확인해야 하며 상황이 악화되면 해당 방향으로 향할 수 있도록 준비해둔다.

보통 IFR 비행은 다음과 같은 순서로 ATC 시설과 서비스를 사용한다(단, 관제탑이 운영되는 공항을 입출항하는 경우):

1. FSS: 출항 공항, 목적지 공항, 교체비행장, 그리고 항로의 기상 브리핑을 받는다. 그런 다음 1-800-WX-BRIEF에 전화하여 비행 계획서를 제출한다.

2. ATIS: 비행 전 점검을 완료한 후 현재의 상황과 사용 중인 접근을 확인한다.

3. Clearance Delivery: 지상 활주를 수행하기 전에 departure clearance를 받는다.

4. Ground Control: IFR 비행임을 알린 다음 taxi instructions를 받는다.

5. Tower: 이륙 전 점검을 완료한 후 takeoff clearance를 받는다.

6. Departure Control: ARTS에 트랜스폰더가 “tags up” 되면 관제탑은 Departure와 교신하라 지시한다.

7. ARTCC: departure 관제사의 공역을 떠난 후 항공기는 Center로 이양된다. Center는 항로의 항공기들을 조정한다. 조종사는 여러 ARTCC 시설과 교신할 수 있다.

8. EFAS/HIWAS(Hazardous Inflight Weather Advisory Service): inflight weather 정보를 얻기 위해 주파수를 변경하기 전에 ATC와 조율한다.

9. ATIS: ATIS 정보를 얻기 위해 주파수를 변경하기 전에 ATC와 조율한다.

10. Approach Control: Center가 approach control로 관제를 이양한다. 여기서 조종사가 추가적인 정보와 clearance를 받는다.

11. Tower: 접근 허가가 발부되면 조종사는 tower에 교신하라는 지시를 받는다. 착륙 시 tower 관제사가 비행 계획서를 취소한다.

보통 IFR 비행은 다음과 같은 순서로 ATC 시설과 서비스를 사용한다(단, 관제탑이 운영되지 않는 공항을 입출항하는 경우):

1. FSS: 출항 공항, 목적지 공항, 교체비행장, 그리고 항로의 기상 브리핑을 받는다. 그런 다음 1-800-WX-BRIEF에 전화하여 비행 계획서를 제출한다. 소형 공항의 경우 Center에서 출발 위치와 도착 위치를 파악할 수 있도록 만들기 위하여 위도/경도 정보를 제공하라.

2. FSS나 UNICOM: ARTCC와 협의되었다면 UNICOM 주파수로 ATC clearance를 신청 및 수신할 수 있다. 그렇지 않은 경우 FSS에 전화로 신청한다. ATC clearance를 신청하기 전에 모든 비행 전 준비가 완료되었는지 확인한다. clearance에는 clearance void time이 포함된다. 조종사는 void time 이전에 반드시 출항해야 한다.

3. ARTCC: 이륙 후 Center와 교신한다. 비행 도중 조종사는 여러 ARTCC 시설과 교신할 수 있다.

4. EFAS/HIWAS: inflight weather 정보를 얻기 위해 주파수를 변경하기 전에 ATC와 조율한다.

5. Approach Control: Center가 approach control로 관제를 이양한다. 여기서 조종사가 추가적인 정보와 clearance를 받는다. VMC 하에 착륙할 수 있다면 조종사는 착륙 전에 IFR clearance를 취소할 수 있다.